Ammine

Composti organici derivati dall'ammoniaca per sostituzione di 1, 2 o 3 idrogeni con gruppi organici.

Come l'ammoniaca, anche le ammine sono basiche; rappresentano le più importanti basi organiche presenti in natura.

Attività Biologica

• Neurotrasmettitori: dopamine

• Bioregulatori: epinephrine

• Vitamine: niacin, B6

• Alcaloidi: nicotine, morphine, cocaine

• Amminoacidi

Molti sono biologicamente attivi

=>

Amminevengono classificate come • Ammine primarie•  Ammine secondarie•  Ammine terziarie• Ammine quaternarie sono cationi•  Gli elettroni dell'atomo di N sono ibridati sp3, e la

molecola ha forma piramidale.

Ibridazione sp3

L'atomo di azoto delle ammine porta un doppietto elettronico non condiviso; per questo motivo gli orbitali dell’azoto sono ibridati sp3, geometria quasi tetraedrica.

Quando i gruppi legati all’azoto sono diversi, i due enantiomeri teorici si interconvertono molto rapidamente a causa dell'inversione piramidale (simile a quello di un ombrello che si rovescia per il vento) ed i racemi non sono risolvibili.

Nomenclatura Ammine alifatiche: gruppo alchilico + ammina

Ammine legate ad un anello aromatico: derivati dell'anilina o del sistema aromatico.

In questo sistema, il nome delle ammine secondarie e terziarie è composto da un prefisso che comprende tutte le catene carboniose, ad eccezione di quella più lunga:

NomenclaturaSe sono presenti altri gruppi funzionali, l'amminogruppo viene sempre considerato un sostituente:

Le ammine aromatiche sono considerate dei derivati dell'anilina.

C H

H

H

NH2

metanamminaamminometanometilammina

C H

C

H

NH2

H

H

H

etanamminaamminoetanoetilammina

C H

C

H

NH2

H

C

H

H

H

H

1-propanammina1-amminopropano1-propilammina

C H

C

H

H

NH2

C

H

H

H

H

2-propanammina2-amminopropano2-propilammina

C H

H

H

N

C H

C

H

H

H

H

H

N-metil-etanamminaN-metil-amminoetano

metil etil ammina

N

C2H5

CH3

CH3

N,N-dimetil-etanamminaN,N-dimetil-amminoetano

dimetil etil ammina

H

H

H

H

H H

HN

H

H

HH

H

CH3

N-metil-cicloesanamminaN-metil-amminocicloesanodimetil cicloesil ammina

Ammine alifatiche

NH2

benzenamminaamminobenzene

fenilamminaanilina

N H

CH3

N-metilbenzenamminaN-metil-amminobenzene

metilfenilamminaN-metil-anilina

N CH3

C CH3H3C

CH3

N-metil-N-2(2-metilpropil)benzenamminaN-metil-N-tert-butil-amminobenzene

metil-tert-butil-fenilamminaN-metil-N-isopropil-anilina

Ammine aromatiche

OH

HO

CHOH

CH2

NH2

OH

HO

CHOH

CH2

NH

CH3

CH2

CH2

NH2

CH2

C HH2N

CH3

2-feniletanammina1-fenil-2-propanammina

(anfetammina) nor-adrenalina adrenalina

C

NH2

HH

C HH

OH C

C

HH

C HH

NH2

HH

C HH

C HH

NH2

C

C

HH

C HH

NH2

HH

C HH

NH2 N

H

H

HH

HH H

HH

2-amminoetanolo(etanolammina)

1,4-butandiammina(putrescina) 1,5-pentandiammina

(cadaverina)

pirrolidina

Proprietà fisiche

• Le ammine I e II possono formare legami H con l'acqua, e hanno solubilità simile a quella degli alcoli. Quelle fino a 5-6 atomi di C sono molto solubili in acqua

• Le ramificazioni aumentano la solubilità.• La maggior parte delle ammine puzza di pesce marcio• Le ammine 3° si comportano similmente agli eteri. • Il loro comportamento basico fa sì che la loro solubilità

aumenta molto in ambiente acido. Questo le distingue dagli alcoli.

NH2CH2CH2CH2CH2CH2NH2

1,5-pentandiamine or cadaverine=>

Proprietà fisiche • Le ammine sono generalmente liquide eccetto la metil- e dimetil-ammina,

che sono gassose.• I punti di ebollizione sono molto superiori a quelli dei corrispondenti alcani,

ma inferiori a quelli degli alcoli. I legami idrogeno N-H...N sono piu' deboli di quelli O-H...O

Compound CH3CH3 CH3OH CH3NH2 CH3CH2CH3 CH3CH2OH CH3CH2NH2

Mol.Wt. 30 32 31 44 46 45

BoilingPoint ºC

-88.6º 65º -6.0º -42º 78.5º 16.6º

Compound CH3(CH2)2CH3 CH3(CH2)2OH CH3(CH2)2NH2 CH3CH2NHCH3 (CH3)3CH (CH3)2CHOH (CH3)2CHNH2 (CH3)3N

Mol.Wt. 58 60 59 59 58 60 59 59

BoilingPoint ºC

-0.5º 97º 48º 37º -12º 82º 34º 3º

Le ammine 1° hanno 2 idrogeni per legame H, quelle 2° hanno 1 H, quelle terziarie nessuno. Questo, e la ramificazione ha effetto sul p.e.

Proprietà fisiche

Basicità delle ammine

Basicità delle ammine

• Sono dei derivati dell’ammoniaca e quindi sono basi di Broensted.

• La loro basicità è influenzata enormemente dai sostituenti.

• La loro basicità può esser espressa con pKb, o come pKa dell’acido coniugato

• Le ammine alchiliche semplici hanno pKa 9.5-11, le loro soluzioni pH 11-12

pKa delle ammine

Nelle ammine gli orbitali dell’azoto sono ibridati spNelle ammine gli orbitali dell’azoto sono ibridati sp33.. Il lone pair che abitaIl lone pair che abita uno dei quattro orbitali uno dei quattro orbitali conferisceconferiscecarattere basico alle ammine.carattere basico alle ammine.

I gruppi alchilici legati all’azoto,I gruppi alchilici legati all’azoto, per effetto induttivoper effetto induttivopositivo,positivo, aumentano la densità di carica nell’orbitaleaumentano la densità di carica nell’orbitale

atomico.atomico.

NH3C

CH3

H

Sostituenti alchilici

• L’ammoniaca (pKa= 9.3) è meno basica delle ammine 1° (metilammina pKa=10,64) < di quelle 2° (dimetilammina pKa= 10,71). La differenza è dovuta all’effetto induttivo del gruppo alchilico

• Le ammine 3° sono livemente meno basiche (trimetilammina pKa=9.77). Questo è dovuto a fattori sterici.

• Le ammine 3° sono nucleofili più forti

etilammina

trimetilammina

I gruppi elettron-donatori aumentano la basicità delle ammine, mentre i gruppi elettron-attrattori la diminuiscono.

Le soluzioni acquose delle ammine sono basiche, quelle delle ammidi sono praticamente neutre.

acetammina

Basicità delle amminedelocalizzazione degli elettroni

Le ammine aromatiche sono molto meno basiche delle ammine alifatiche e dell'ammoniaca. L'anilina, ad esempio, è circa un milione di volte meno basica della cicloesilammina.

NHH

KKbb = 4,2 • 10 = 4,2 • 10-10-10KKbb = 4,2 • 10 = 4,2 • 10-10-10

NHH

KKbb = 5,5 • 10 = 5,5 • 10-4-4KKbb = 5,5 • 10 = 5,5 • 10-4-4

benzenammina cicloesanammina

Basicità delle ammine• L’ibridizzazione dell’N influenza la basicità. Nell’anilina

N ha parziale configurazione sp2 ed il doppietto elettronico è meno disponibile (pKa =4.6)

• Questo è ancor più evidente nella p-nitroanilina (pKa = 1)

• Lo stesso vale per le amidi, in cui il doppietto è delocalizzato (pKa = -1)

Basicità: delocalizzazione degli elettroni

• In alcuni casi la delocalizzazione degli elettroni può aumentare la basicità, come nella guanidina (pKa = 13.6)

Acidità delle ammine

Le ammidi sono acidi molto più forti delle ammine. I loro valori di pKa (circa 15) sono vicini a quelli degli alcoli:

Ammine e ammidi primarie e secondarie si possono, in certe condizioni, comportare come acidi (cedendo un protone).

I fattori che diminuiscono la basicità della ammine ne aumenta la acidità. Le ammine primarie sono acidi estremamente deboli, molto più deboli degli alcoli

Sali delle ammine

Molti sali di ammine, di origine naturale o sintetica, rivestono notevole importanza biologica. Due esempi sono la squalammina, uno steroide con attività antimicrobica recentemente isolato dallo squalo bianco, e il cloridrato di (+)-metanfetammina, uno stimolante che è molto tossico e che produce assuefazione.

Composti di ammonio quaternario

• Un azoto con 4 sostituenti alchilici porta una carica positiva

• Tra i prodotti biologici importanti vi è la colina, un precursore della acetilcolina (neurotrasmettitore)

Reazioni delle ammine

• Ammoniaca e le ammine sono nucleofili e danno prodotti con elettrofili con reazioni di sostituzione elettrofila dell’N

2 R2ÑH   +   E(+)   R2NHE(+)    R2ÑE  +   H(+) (legato a una base)

Electrophile RCH2–X RCH2–OSO2R R2C=O R(C=O)X RSO2–Cl HO–N=O

Name Alkyl Halide Alkyl Sulfonate   Aldehyde   or Ketone

Acid Halideor Anhydride

Sulfonyl Chloride Nitrous Acid

OH2

N

H

H

R'R CO

H

R'R C N

H

HO

H

R CN R'

H

aldimmina(base di Schiff)

Le ammine primarie agiscono da nucleofili nei confronti deicomposti carbonilici. L’allontanamento di una molecola di acqua dall’intermediodella reazione porta alla formazione di una base di Schiff (è il vecchio nome dato alle aldimmine e alle chetimmine)

Le ammine secondarie e terziarie non possono dare questareazione.

R CO

X

N

H

H

R'

X-

R CO

NH

H

R'

R CO

N H

R'

H+

Le ammine agiscono da nucleofili nei confronti dei derivatidegli acidi carbossilici (esteri, alogenuri acilici, anidridi). La reazione è una sostituzione nucleofila di 2° ordine.Se si è partiti da un alogenuro acilico e da un’amminaprimaria, per allontanamento dello ione alogenuro dall’intermedio si forma un’ammide protonata che, per successivo allontanamento di in protone, dà luogo alla formazione di un’ammide monoalchilsostituita.

Reazioni con gruppo carbonilico

L’N agisce da nucleofilo e attacca facilmente il carbonio carbonilico. L‘addotto si riarrangia ed il prodotto è una aldimmina o chetimmina (basi di Schiff)

 

R2C=O   +   R'NH2   R'NH–(R2)C–O–H   2C=NR'   +   H2O

Reazione con acido nitroso• L’acido nitroso è instabile e viene preparato dal

suo sale. • Esso è in equilibrio con lo ione nitrosonio• Tutte le ammine in ambiente acido si salificano

Reazione con acido nitroso• Con amine primarie si ottiene alcoli o alcheni

Con ammine 2° si ottengono nitrosamine

Con ammine 3° si ottengono Sali di trialchilnitrosammonio

Reazione con acido nitroso• Le amine ariliche 1° reagiscono con acido

nitroso a dare Sali di diazonio, che sono intermedi per sostituzioni aromatiche

Sali delle ammine di importanza biologica

nicotina

anfetaminaadrenalina

Composti con Zolfo.

• Gli analoghi degli alcoli con S sono detti tioli o mercaptani

• Gli analoghi degli eteri con S sono detti solfuri

• H2S è un acido molto più forte di H2O, quindi è facile ottenere i tiolati (basi coniugate dei tioli) che sono ottimi nucleofili

R–S(–) Na(+)   +   (CH3)2CH–Br     (CH3)2CH–S–R   +   Na(+) Br(–)

Stati di ossidazione• Il gruppo tiolico si ossida facilmente e

reversibilmente a disolfuro• Questo può ossidarsi a acido sulfonico

Basicità delle ammine

FINE